BAG3+ CAF-T细胞邻域预测非小细胞肺癌新辅助化学免疫治疗耐药性

《Frontiers in Immunology》：BAG3+ CAF-T cell neighborhood predicts resistance to neoadjuvant chemoimmunotherapy in NSCLC

　　

背景：尽管新辅助化学免疫治疗（neoadjuvant chemoimmunotherapy, NCIT）显著改善了非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）的结局，但在超过40%的患者中未能实现主要病理缓解（major pathological response, MPR）。因此，治疗开始前早期识别无应答者仍是一个关键的未满足临床需求。方法：本研究中，研究人员对治疗前NSCLC组织样本进行了单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq），并整合了两个公共数据库的数据，以识别与治疗反应不良相关的信号通路。随后通过多重免疫荧光（multiplex immunofluorescence, mIF）对关键发现进行了验证，并在研究人员的队列和GEO数据集中评估了所鉴定分子的预测价值。结果：在83例患者中，23/57（40.35%）的影像学应答者未达到MPR。数据分析显示，在非MPR（nMPR）患者的癌相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts, CAFs）和T细胞中，应激相关信号通路被激活，且应激相关标志物（包括BAG3和IFITM2）表达升高。mIF证实BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs与BAG3⁺CD8⁺ T细胞在空间上相邻，并在nMPR患者中显著增多。在研究人员队列和两个公共数据库中，BAG3⁺ CAF-T细胞邻域在nMPR组中显著高于MPR组（p<0.05）。在MPR组中，影像学部分缓解（PR）与非PR亚组之间的BAG3⁺ CAF-T细胞邻域无显著差异。BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs、BAG3⁺CD8⁺ T细胞和BAG3⁺ CAF-T细胞邻域的AUC值分别为0.84 [95%CI: 0.746-0.931]、0.72 [95%CI: 0.603-0.835]和0.87 [95%CI: 0.787-0.948]。BAG3⁺ CAF-T细胞邻域高表达组的总生存期（overall survival, OS）和无病生存期（disease-free survival, DFS）显著低于低表达组（p<0.05）。BAG3⁺ CAF-T细胞邻域水平在预测NCIT无应答方面的表现优于其他两个指标。在GSE126044和GSE135222中观察到一致的结果。结论：BAG3⁺ CAF-T细胞邻域可作为预测NSCLC对NCIT无应答的生物标志物，具有显著的临床决策指导潜力。

BAG3⁺ CAF-T细胞邻域预测非小细胞肺癌新辅助化学免疫治疗耐药性的论文解读

研究背景与目的：非小细胞肺癌（NSCLC）约占肺癌的85%，是发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。新辅助化学免疫治疗（NCIT）联合免疫检查点抑制剂已显著改善早期及晚期NSCLC的缓解率和生存结局，CheckMate 816和KEYNOTE-671等临床试验确立了其标准治疗地位。然而，超过40%的患者未能达到主要病理缓解（MPR），而MPR与更优的生存结局显著相关。现有生物标志物如PD-L1表达和肿瘤突变负荷（TMB）在识别NCIT应答者方面灵敏度和特异性有限。此外，影像学评估（如CT）在治疗后效果判断上与病理反应存在显著不一致，例如约40.35%的影像学部分缓解（PR）患者术后病理学评估为非MPR（nMPR）。因此，亟需开发能够准确预测NCIT病理学无应答的新型生物标志物，以指导早期治疗调整、避免无效治疗。本研究旨在探索肿瘤微环境（TME）中特定细胞亚群及其空间互动结构在预测NCIT无应答中的价值。

研究内容与结论：研究人员通过对83例接受NCIT后手术的NSCLC患者（来自上海胸科医院，2018–2022年）治疗前活检样本进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），整合公共数据库GSE126044和GSE135222数据，发现非应答者（nMPR）中癌相关成纤维细胞（CAFs）和T细胞中应激相关信号通路（如WANG_RESPONSE_TO_TME_STRESS）显著激活，且标志物BAG3和IFITM2表达上调。通过多重免疫荧光（mIF）在83例独立队列中验证，发现BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs和BAG3⁺CD8⁺ T细胞在nMPR患者中显著增多且空间相邻，进一步定义其为“BAG3⁺ CAF-T细胞邻域”。该邻域在训练集（n=51）和验证集（n=22）中预测nMPR的AUC分别达0.88和0.85，整体AUC为0.87 [95%CI: 0.787-0.948]，显著优于单独使用BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs（AUC=0.84）或BAG3⁺CD8⁺ T细胞（AUC=0.72）。BAG3⁺ CAF-T细胞邻域高表达组的总生存期（OS）和无病生存期（DFS）显著低于低表达组（p<0.05）。在多个公共数据库（GSE126044、GSE135222、GSE136961、GSE93157等）中也得到一致验证。此外，通过siRNA敲低人成纤维细胞（HFL1）和小鼠成纤维细胞（MF）中的BAG3或IFITM2，与CD8⁺ T细胞共培养后，IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞和GZMB⁺CD8⁺ T细胞比例显著升高，提示BAG3-IFITM2轴对CD8⁺ T细胞功能具有抑制作用。结论：BAG3⁺ CAF-T细胞邻域可作为预测NSCLC对NCIT无应答的可靠生物标志物，有助于临床决策和个体化治疗策略的优化。该论文发表在《Frontiers in Immunology》。

主要关键技术方法：该研究采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析11例治疗前NSCLC活检样本的细胞图谱；通过多重免疫荧光（mIF）对83例患者（来自上海胸科医院队列）的FFPE切片进行BAG3、IFITM2、α-SMA和CD8共染，并手动计数BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs及BAG3⁺CD8⁺ T细胞的空间邻域（以BAG3⁺CD8⁺ T细胞为中心半径50μm内的BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs数量）；利用CIBERSORTx反卷积算法，基于scRNA-seq构建的参考矩阵推断公共转录组数据集（GSE126044、GSE135222、GSE136961、GSE93157）中BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs和BAG3⁺CD8⁺ T细胞的丰度并计算邻域替代评分；通过siRNA敲低、Transwell共培养和流式细胞术验证BAG3-IFITM2轴对CD8⁺ T细胞活化和效应功能的影响。

研究结果：
3.1 患者特征：83例NSCLC患者中，MPR率为50.60%，nMPR率为49.40%。影像学PR患者中有40.35%未达MPR。MPR组OS和DFS显著优于nMPR组（p=0.008和p<0.001）。多变量分析中MPR是DFS的独立预后因素（HR=0.328, p=0.011）。4组（PR-MPR, PR-nMPR, nPR-MPR, nPR-nMPR）间OS和DFS差异有统计学意义（p=0.038和p=0.001），PR-MPR vs PR-nMPR的DFS差异显著（p=0.004）。

3.2 基因检测：各组间关键驱动基因（EGFR、KRAS、TP53等）突变频率无显著差异（p>0.05）。

3.3 PD-L1表达与生存：PD-L1高表达（≥50%）患者OS和DFS有改善趋势但未达统计学意义（p>0.05）。PR-MPR与PR-nMPR组间PD-L1表达无显著差异。

3.4 无应答者中应激相关通路富集及BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs扩增：公共数据库分析显示无应答者中应激通路显著激活；scRNA-seq热图和UMAP图显示nMPR组CAFs和T细胞中应激通路评分更高；火山图揭示nMPR组BAG3和IFITM2等应激标志物上调；流式细胞术证实PR-nMPR组BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs比例显著高于其他组。

3.5 BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs与生存负相关：mIF显示nMPR患者中BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs比例显著升高（PR-MPR vs PR-nMPR p<0.0001；nPR-MPR vs nPR-nMPR p=0.03）。高BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs组OS和DFS显著较差（p=0.046, p=0.01），AUC为0.84。

3.6 BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs与CD8⁺ T细胞的空间邻近和细胞互作：CellChat分析显示nMPR患者中CAFs与T细胞（特别是CD8⁺）相互作用最强，且通过BAG3-IFITM2轴互作。siRNA敲低实验证实BAG3或IFITM2沉默促进CD8⁺ T细胞中IFN-γ和GZMB表达。mIF确认BAG3⁺CD8⁺ T细胞存在且在nMPR组显著增多。

3.7 BAG3⁺ CAF-T细胞邻域水平与非应答正相关：mIF量化发现PR-nMPR和nPR-nMPR组BAG3⁺ CAF-T细胞邻域显著高于对应MPR组（p<0.0001, p=0.0018）；MPR组内影像学PR与非PR亚组间无差异。80.56%的nMPR患者邻域水平高。

3.8 BAG3⁺ CAF-T细胞邻域预测NCIT无应答：训练集AUC=0.88，验证集AUC=0.85，总集AUC=0.87。高邻域组OS和DFS显著更差（p=0.039, p=0.005）。在公共数据库中，BAG3⁺ CAF-T细胞邻域水平在无应答组显著升高，且高邻域组OS或PFS显著较差（p均<0.05），预测性能优于单独指标。

讨论与结论：研究人员发现BAG3⁺ CAF-T细胞邻域在预测NCIT治疗结局方面的表现优于BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs和BAG3⁺CD8⁺ T细胞。高水平的BAG3⁺ CAF-T细胞邻域与较差的DFS和OS显著相关。该研究强调了BAG3⁺ CAF-T细胞邻域在NCIT应答中的关键作用，并指出其作为NCIT无应答可靠预测标志物的潜力。讨论部分提到，目前基于影像学的评估对nMPR预测价值有限，而PD-L1独立预测的可靠性存疑，因此亟需新型标志物。研究中发现的应激通路激活和BAG3-IFITM2轴对CD8⁺ T细胞的抑制功能，为治疗耐药机制提供了新见解。尽管存在样本量较小、阈值选择未充分探索、BAG3-IFITM2轴精确机制尚需阐明等局限性，但该研究为临床转化提供了基础。结论部分翻译：总之，本研究建立了首个表征NSCLC患者中BAG3⁺ CAF-T细胞邻域对NCIT应答的基准。研究人员证明，通过mIF量化的BAG3⁺ CAF-T细胞邻域水平是一种临床可行且可重复的预测NCIT治疗结局的方法。因此，BAG3⁺ CAF-T细胞邻域水平有望作为NCIT无应答的预测因子。因此，研究人员的发现表明需要联合诊断方法和治疗策略。靶向BAG3⁺IFITM2⁺ CAFs和BAG3⁺CD8⁺ T细胞是增强NSCLC治疗中NCIT疗效的有前景的辅助手段。